DE2811171C2 - Hydrodynamische Bremse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse mit einem Rotor-Schaufelrad und einem Stator-Schaufelrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, und mit einer vom Arbeitsraum zu einem Kühler und von dort wieder zurückführenden Kühlkreislaufleitung sowie mit einem ersten Behälter für Arbeitsflüssigkeit (Ladebehälter), an den eine zur Kühlkreislaufleitung führende Füll- und Entleerleitung angeschlossen ist und der zum Einstellen des gewünschten Bremsmomentes mit Druckluft veränderbaren Druckes beaufschlagbar ist, sowie mit einem zur Aufnahme überschüssiger und/oder als Leckflüssigkeil anfallender Arbeitsflüssigkeit dienenden zweiten Behälter (Sammelbehälter), der mit dem Ladebehälter über eine während des Bremsbetriebes durch ein erstes Sperrventil absperrbare Leitung verbunden ist und der zumindest in gleicher Höhe wie der Ladebehälter angeordnet ist, ferner mit einer den Arbeitsraum mit dem Sammelbehälter verbindenden Leitung, in der ein zweites Sperrventil angeordnet ist, das durch eine Rückstellkraft (ζ. Β. Feder) gegen den Staudruck von in Richtung zum Sammelbehälter strömender Luft offengehalten wird.

Eine hydrodynamische Bremse der beschriebenen Art ist bekannt aus der DE-OS 22 38 726. In einer solchen Bremse dient eine Belüftungs- und Entlüftungsleitung mit einem Lüftungsventil zu dem Zweck, daß sich der Arbeitsraum der Bremse beim Einschalten oder beim Ausschalten der Bremse möglichst rasch mit Arbeitsflüssigkeit füllt bzw. entleert. Beim Füllen des Arbeitsraumes wird dafür gesorgt, daß die Luft rasch aus dem Arbeitsraum entweichen kann. In entsprechender Weise wird ein rasches Entleeren des Arbeitsraumes gewährleistet, indem sichergestellt ist, daß Luft wieder rasch in den Arbeitsraum eintreten kann. Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß die Bremse auf Befehle zum Ein- und Ausschalten rasch anspricht. Dies ist besonders bei Verwendung der Bremse in Fahrzeugen wichtig.

Dabei tritt das Problem auf, daß bei eingeschalteter Bremse soweit wie möglich vermieden werden soll, daß Arbeitsflüssigkeit den Arbeitsraum über die Belüftungsund Entlüftungsleitung verläßt. Es ist bekannt, zu diesem Zweck in dieser Leitung eine Drosselstelle anzuordnen. Eine solche Drosselstelle behindert aber einerseits die Luftströmung und kann andererseits das Entweichen von Arbeitsflüssigkeit nicht ganz unterbinden.

Deswegen wurde auch schon vorgeschlagen, in der Belüftungs- und Entlüftungsleitung ein Lüftungsventil anzuordnen, das durch Federkraft offengehalten und nur in der Richtung zum Sammelbehälter durch den von einer Flüssigkeitsströmung ausgeübten Staudruck geschlossen wird. Dabei ist die Federkraft derart ausgelegt, daß sie das Lüftungsventil auch gegen den Staudruck von in Richtung zum Sammelbehälter strömender Luft offenhält. Aber auch diese Bauweise hat nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt. Ein derart ausgebildetes Lüftungsventil hat sich nämlich beim Einschalten der Bremse, d. h. beim Füllen des Arbeitsraumes mit Arbeitsflüssigkeit, schon dann geschlossen, wenn der Arbeitsraum noch nicht den größtmöglichen Füllungsgrad erreicht hatte. Folglich hat die Bremse nicht das größtmögliche Bremsmoment erzeugen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs angegebene hydrodynamische Bremse dahingehend zu verbessern, daß das Lüftungsventil mit Sicherheit geöffnet bleibt, solange Luft hindurchströmt und das Austreten von Arbeitsflüssigkeit aus dem Bremsenarbeitsraum soweit wie möglich verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Für sich allein sind Ventile mit frei in einem Gehäuse beweglichen Ventilkörper bekannt, z. B. aus dem HY-DAC-Katalog Nr. 1002.0/3.71 und dem Taschenbuch »Bauelemente der ölhydraulik«, Teil II, Steuerungen und Zubehör, Krausskopf-Verlag, Seite 132-135. Dort handelt es sich um Bauarten, deren Veniilkörpcr allein

durch den von der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeil bestimmten Staudruck nach Art eines Rückschlagventils auf den Ventilsitz gedruckt werden. Mit dieser Ventilbauart jedoch ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe nicht lösbar.

Zu der Erfindung führte die Feststellung, daß beim Füllen des Bremsen-Arbeitsraumes mit Arbeitsflüssigkeil durch die Belüftungs- und Entlüftungsleitung zunächst Luft, dann jedoch alsbald ein schaumartiges Luft-Flüssigkeitswemisch austritt Anscheinend war das Auftreten dieses Gemisches dafür verantwortlich, daß das unter dem Staudruck der Flüssigkeitsströmung sich schließende Sperrventil zu früh in die geschlossene Stellung gebracht wurde.

Gemäß der Erfindung wird das Sperrventil nunmehr als ein besonders gestaltetes Schwimmerventil ausgebildet. Dessen Besonderheit besteht einerseits darin, daß der Schwimmkörper selbst den mit einem Ventilsitz zusammenarbeitenden beweglichen Ventilkö.peF bildet; ferner ist durch eine passende Wahl des spezifischen Gewichtes des Schwimmkörpers dafür gesorgt, daß dieser nur in reiner Arbeitsflüssigkeit Auftrieb erhält und gegen den Ventilsitz gedrückt wird, nicht jedoch solange Luft oder das genannte Luft-Flüssigkeitsgemisch aus dem Arbeitsraum austritt. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist die vom Arbeitsraum kommende Leitung an den unteren Bereich des Ventilgehäuses angeschlossen; ferner ist in Strömungsrichtung vor dem Schwimmkörper eine Prallwand angeordnet, die es verhindert, daß der Schwimmkörper unter dem Staudruck des eintretenden Mediums angehoben wird.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Schwimmervcntils sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.

Es ist besonders vorteilhaft, die Erfindung bei einer solchen hydrodynamischen Bremse anzuwenden, die keine Pumpe zum Rückführen von Leckflüssigkeit — und damit von zeitweilig in kleinen Mengen aus dem Schwimmerventil austretender Arbeitsflüssigkeit — aufweist. Stattdessen ist bei dieser Bremse vorgesehen, daß der die Leckflüssigkeit aufnehmende Sammelbehälter zumindest in gleicher Höhe wie der Ladebehälter angeordnet ist und daß das zwischen diesen beiden Behältern befindliche Sperrventil während der gesamten Dauer der Bremspausen geöffnet und nur bei eingeschalteter Bremse geschlossen ist. Dadurch ist in besonders einfacher Weise ein sicheres Rückführen der Leckflüssigkeit gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung is* nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine hydrodynamische Bremse nach der Erfindung;

F i g. 2 einen Längsschnitt durch das Sperrventil der Bremse nach F i g. 1 in einem gegenüber F i g. 1 vergrößerten Maßstab.

Die in F i g. 1 dargestellte hydrodynamische Bremse umfaßi ein Rotorschaufelrad 10, das mit einer Rotorwelle 11 verbunden ist, ein Statorschaufelrad 12 und ein Gehäuse 13. Die beiden Schaufelräder 10 und 12 bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum 40. Wenn die Bremse eingeschaltet und hierzu wenigstens teilweise mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt ist, strömt die Arbeitsflüssigkeit aufgrund der Pumpwirkung des Rotorschaufelradcs 10 ständig durch eine Kühlkreislaufleitung; diese umfaßi eine Auslaßleitung 17, einen Wärmetauscher 18 und eine Einlaßleitung 19, 19a. Die Rotorwelle 11 ist in zwei Wälzlagern 14 gelagert und weist am einen Ende einen Anschlußflansch 30 und am anderen Ende eine Innenverzahnung 31 auf. Die Stellen, an denen die Rotorwelle 11 durch das Gehäuse 13 geführt ist, sind durch Dichtelemente 15 und 16 abgedichtet Arbeitsflüssigkeit, die durch die Dichtelemente austritt, wird über öffnungen 41 und Kanäle 16a bzw. 166 in einen Teil des Bremsgehäuses geführt, der als druckloser Sammelbehälter 20 ausgebildet ist In dem Wärmetauscher 18 ist eine Leitung 32 für ein Kühlmittel angeordnet.

Ein von dem Sammelbehälter 20 getrennter Raum ist als ein Ladebehälter 22 ausgebildet und im unteren Bereich des Bremsengehäuses 13 angeordnet. Der Ladebehälter 22 steht über eine Leitung 24 mit dem Sammelbehälter 20 derart in Verbindung, daß die sich dort ansammelnde Leckflüssigkeit allein aufgrund des Höhenunterschiedes frei in den Ladebehälter 22 übertreten kann.

Eine Füll- und Entleerleitung 26 verbindet den Ladebehälter 22 mit der Einlaßleitung 19 des Kühlkreislaufes.

Um die Bremse einzuschalten, d. h. um den Arbeitsraum mit Arbeitsflüssigkeit zu füllen, wird Druckluft von einem Steuergerät 33 über eine Leitung 23 dem Ladebehälter 22 zugeführt (Pfeil 23a). Dadurch wird Arbeitsflüssigkeit über die Leitung 26 (Pfeil 26a) und die Leitung 19a in den Arbeitsraum 40 gedrückt.

Beim Ausschalten der Bremse, d. h. beim Entleeren des Arbeitsraumes 40, läßt man die zugeführte Druckluft über die Leitung 23 (Pfeil 23b) wieder entweichen.

Die Arbeitsflüssigkeit strömt hierbei aufgrund der Pumpwirkung des Rotorschaufelrades 10 zurück in den Ladebehälter 22 (Pfeil 266/

In der Verbindungsleitung 24 befindet sich ein Sperrventil 25. Dieses verhindert das Übertreten von Arbeitsflüssigkeit vom Ladebehälter 22 in den Sammelbehälter 20, solange die Bremse eingeschaltet ist. Hierzu ist das Sperrventil 25 derart ausgebildet, daß es normalerweise durch die Kraft einer Feder 25a offengehalten wird: d. h.

ein bewegliches Ventilglied 42 wird durch die Feder 25a von einem Ventilsitz 43 abgehoben. Nur wenn Flüssigkeit in Richtung vom Ladebehälter 22 zum Sammelbehälter 20 zu strömen beginnt, wird das Ventil 25 durch den von der Flüssigkeit auf das bewegliche Ventilglied ausgeübten Druck geschlossen.

Eine Belüftungs- und Entlüftungsleitung 28 mit einem weiteren Sperrventil, weiterhin Lüftungsventil 29 genannt, ist an den Arbeitsraum 40 der Bremse angeschlossen und mündet in den Sammelbehälter 20. Diese Leitung 28 weist einen verhältnismäßig großen Leitungsquerschnitt auf. Dadurch erlaubt diese Leitung ein rasches Entweichen von Luft ai's dem Arbeitsraum, wenn dieser mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt wird, und ein rasches Eintreten von Luft in den Arbeitsraum, wenn sich dieser beim Ausschalten der Bremse entleert.

Der Aufbau des Lüftungsventils 29 ist aus der F i g. 2 ersichtlich. Danach ist das Lüftungsventil 29 als ein Schwimmerventil ausgebildet, dessen Schwimmkörper 135 selbst den beweglichen Ventilkörper bildet. Dabei wird das Ventil im wesentlichen durch den Auftrieb des Ventilkörpers 135 in dem diesen umgebenden Medium geschlossen.

Im einzelnen weist das Lüftungsventil 29 ein Ventilgehäuse auf, welches aus einem Basisteil 130 und einem Deckteil 132 zusammengesetzt ist. Im unteren Ende des Basisteiles ist ein Anschluß 28a für den vom Arbeitsraum kommenden Teil der Leitung 28 vorgesehen: deren Fortsetzung geht aus von einem Anschluß 28b. der sich am oberen Ende des Deckteiles 132 befindet. Am Boden des Basisteiles 130 ist ein vertikaler Stift 136 befestigt, auf welchem vertikal verschiebbar der kugelförmige Ventilkörper 135 angeordnet ist. Der Ventilkörper 135 ist aus zwei Hälften 135a, 1356 durch Umbör-

dein der Flanschränder 141 zusammengesetzt, derart, daß er einen Hohlkörper bildet. Im Inneren dieses Hohlkörpers erstreckt sich ein Kanal 135c, der (nach Art eines Sackloches) im Inneren des Hohlkörpers endet und den Stift 136 mit Spiel umgibt. An dem Stift 136 ist ferner eine Prallplatte 137 befestigt, welche das von unten eintretende Medium um den Ventilkörper 135 herumlenkt, so daß dieser im wesentlichen nicht dem Staudruck ausgesetzt ist. Am oberen Ende des Deckteiles 132 ist ein Dichtungsring 134 vorgesehen, welcher für den Ventilkörper 135 einen Ventilsitz bildet. Das spezifische Gewicht des Ventilkörpers 135 ist so gewählt, daß er weder in Luft noch in einem schaumigen Gemisch aus Arbeitsflüssigkeit und Luft einen Auftrieb erhält. Einen Auftrieb erhält er erst, wenn er in reiner Arbeitsflüssigkeit schwimmt. Somit schließt sich das Lüftungsventil beim Einschalten der Bremse selbsttätig erst dann, wenn die im Bremsenarbeitsraum vorhanden gewesene Luft vollständig oder nahezu vollständig entwichen ist. Beim Ausschalten der Bremse öffnet es sich sofort wieder und läßt Luft in den Arbeitsraum zurückströmen.

Ein vollständiges Entweichen der Luft aus dem Arbeitsraum 40 kann dadurch mit noch höherer Sicherheit erreicht werden, daß ein Lüftungsventil 129 nicht im 25 unteren Bereich des Arbeitsraumes 40, sondern in dessen oberem Bereich angeordnet wird, und daß die Belüftungs- und Entlüftungsleitung 128 im oberen Teil des Kernbereiches des Arbeitsraumes 40 mündet. Dies ist in F i g. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet. 30

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydrodynamische Bremse mit einem Rotor-Schaufelrad und einem Stator-Schaufelrad, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, und mit einer vom Arbeitsraum zu einem Kühler und von dort wieder zurückführenden Kühlkreislaufleitung sowie mit einem ersten Behälter für Arbeitsflüssigkeit (Ladebehälter), an den eine zur Kühlkreislaufleitung führende Füll- und Entleerleitung angeschlossen ist und der zum Einstellen des gewünschten Bremsmomentes mit Druckluft veränderbaren Druckes beaufschlagbar ist, sowie mit einem zur Aufnahme überschüssiger und/oder als Leckflüssigkeit anfallender Arbeitsflüssigkeit dienenden zweiten Behälter (Sammelbehälter), der mit dem Ladebehälter über eine während des Bremsbetriebes durch ein erstes Sperrventil absperrbare Leitung verbunden ist und der zumindest in gleicher Höhe wie der Ladebehälter angeordnet ist, ferner mit einer den Arbeitsraum mit dem Sammelbehälter verbindenden Leitung, in der ein zweites Sperrventil angeordnet ist, das durch eine Rückstellkraft (ζ. Β. Feder) gegen den Staudruck von in Richtung zum Sammelbehälter strömender Luft offengehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrventil (29) ein einen Schwimmkörper (135) aufnehmendes Schwimmergehäuse (130/132) mit zwei Anschlüssen (28a, 28b) für die Belüftungs- und Entlüftungsleitung (28), wobei einer der Anschlüsse (28b) im oberen Bereich des Schwimmergehäuses angeordnet ist und einen Ventilsitz (134) aufweist, an den sich der das bewegliche Ventilglied bildende Schwimmkörper (135) unter Auftrieb anlegen kann, dessen spezifisches Gewicht so gewählt ist, daß er im wesentlichen nur in reiner Arbeitsflüssigkeit Auftrieb erhält, nicht jedoch in einem Gemisch aus Luft und Arbeitsflüssigkeit.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Anschluß (28a/ der mit dem Bremsenarbeitsraum verbunden ist, im unteren Bereich des Schwimmergehäuses (130/132) angeordnet ist, und daß zwischen dem zweiten Anschluß (28a/ und dem Schwimmkörper (135) eine Prallwand (137) angeordnet ist, die das durch den zweiten Anschluß (28a/einströmende Medium um den Schwimmkörper (135) herumleitet.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkörper (135) eine Ausnehmung (135c/ aufweist, mit der er verschiebbar auf einem vertikalen Stift (136) ruht, der am Schwimmergehäuse (130) befestigt ist.

4. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift (136) die Prallplatte (137) trägt.